import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class Sort {

    /**
     * 时间复杂度：O（n^2）
     *      最坏情况下：逆序的 5 4 3 2 1
     *      最好i情况下： 本身就是有序的 1 2 3 4 5 O（n）
     *                  如果数据越有序，直接插入排序越快
     * 空间复杂度：O（1）
     * 稳定性：稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void insertSort(int[] array){
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0 ; j--) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j + 1] = array[j];
                }else {
                    array[j + 1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 时间复杂度：n^1.3 ~ n^1.5
     * 空间复杂度：O（1）
     * 稳定性：不稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void shellSort(int[] array){
        int gap = array.length;
        while(gap > 1){
            gap = gap/2;
            shell(array,gap);
        }
    }

    private static void shell(int[] array, int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - gap;
            for (; j >= 0 ; j -= gap) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j + gap] = array[j];
                }else {
                    array[j + gap] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j + gap] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 时间复杂度：O (n^2)
     *           和数据是否有序无关
     * 空间复杂度：O（1）
     * 稳定性：不稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void selectSort1(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int midindex = i;
            for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[midindex]){
                    midindex = j;
                }
            }
            swap(array,i,midindex);
        }
    }

    private static void swap(int[] array, int i, int midindex) {
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[midindex];
        array[midindex] = tmp;
    }

    public static void selectSort(int[] array){
        int left = 0;
        int right = array.length -1;
        while(left < right){
            int minindex = left;
            int maxindex = left;
            for (int i = left + 1; i <= right ; i++) {
                if(array[i] < array[minindex]){
                    minindex = i;
                }
                if(array[i] > array[maxindex]){
                    maxindex = i;
                }
            }
            swap(array,left,minindex);
            //最大值刚好是 left 下标  此时把最大值换到了minindex的位置了
            if (maxindex == left){
                maxindex = minindex;
            }
            swap(array,right,maxindex);
            left++;
            right--;
        }
    }

    /**
     * 时间复杂度：O (n*logN)
     *空间复杂度：O（1）
     *稳定性：不稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array){
        creatHeap(array);
        int end = array.length - 1;
        while(end > 0){
            swap(array,0,end);
            siftDown(array,0,end);
            end--;
        }
    }

    private static void creatHeap(int[] array){
        for (int parent = (array.length -1 - 1)/2; parent >= 0 ; parent--) {
            siftDown(array,parent,array.length);
        }
    }

    private static void siftDown(int[] array, int parent, int length) {
        int child = (parent * 2) + 1;
        while(child < length){
            if (child + 1 < length && array[child] < array[child + 1]){
                child ++;
            }
            if(array[child]> array[parent]){
                swap(array,parent,child);
                parent = child;
                child = (parent * 2) + 1;
            }else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 时间复杂度：讨论没有优化的情况下 也就是没有下方的boolean 和 -i 操作
     *             O (n^2)
     * 空间复杂度：O（1）
     * 稳定性：稳定的排序
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length - 1- i; j++) {
                if (array[j] > array[j+1]){
                    swap(array,j,j+1);
                    flg = true;
                }
            }
            if (flg == false){
                break;
            }
        }
    }

    /**
     *时间复杂度：
     *       最坏情况：当数据给定的是 1，2，3，4，5.。。。有序的情况下确实是O（n^2）
     *                            9，8，7，6，5………………
     *       最好情况下：O（N*logN）
     * 空间复杂度：
     *      最坏情况：O（N）；
     *      最好情况：O（logN）；
     * 稳定性：不稳定的排序；
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array){
         quick(array, 0,array.length-1);
         //quickNor(array,0,array.length-1);
    }

    public static void quickNor(int[] array,int start, int end){
        Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
        int pivot = partition(array,start,end);

        if(pivot > start + 1){
            stack.push(start);
            stack.push(pivot - 1);
        }
        if (pivot < end - 1){
            stack.push(pivot + 1);
            stack.push(end);
        }

        while (!stack.isEmpty()){
            end = stack.pop();
            start = stack.pop();
            pivot = partition(array,start,end);

            if(pivot > start + 1){
                stack.push(start);
                stack.push(pivot - 1);
            }
            if (pivot < end - 1){
                stack.push(pivot + 1);
                stack.push(end);
            }
        }
    }
    private static void quick(int[] array, int start, int end) {
        if (start >= end){
            return;
        }

        if(end - start + 1 <= 10){
            insertSortRange(array,start,end);
        }
        int mid = getMiddleNum(array,start,end);
        swap(array,start,mid);

        int pivot = partition(array,start,end);

        quick(array,0,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }

    private static void insertSortRange(int[] array, int start, int end) {
        for (int i = start + 1; i <= end; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= start ; j--) {
                if(array[j] > tmp){
                    array[j + 1] = array[j];
                }else {
                    array[j + 1] = tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = tmp;
        }
    }

    private static int getMiddleNum(int[] array, int start, int end) {
        int mid = (start + end) / 2;
        if(array[start] < array[end]){
            if (array[mid] < array[start]){
                return start;
            }else if (array[mid] > array[end]){
                return end;
            }else {
                return mid;
            }
        }else {
            if (array[mid] > array[start]){
                return start;
            }else if (array[mid] < array[end]){
                return end;
            }else {
                return mid;
            }
        }
    }

    private static int partition(int[] array, int left, int right) {
        int prev = left ;
        int cur = left+1;
        while (cur <= right) {
            if(array[cur] < array[left] && array[++prev] != array[cur]) {
                swap(array,cur,prev);
            }
            cur++;
        }
        swap(array,prev,left);
        return prev;
    }

    private static int partitionDig(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];

        while(left < right){
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            while(left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = tmp;
        return left;
    }

    private static int partitionHoare(int[] array, int left, int right) {
        int tmp = array[left];
        int tmpLeft = left;

        while(left < right){
            while(left < right && array[right] >= tmp){
                right--;
            }
            while(left < right && array[left] <= tmp){
                left++;
            }

            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,left,tmpLeft);
        return left;
    }


    /**
     * 归并排序:
     * 时间复杂度：O(NlogN)
     * 空间复杂度：O（N）
     * 稳定性：稳定排序；
     * @param array
     */
    public static void mergeSort(int[] array){
        merge(array,0,array.length-1);
    }

    private static void merge(int[] array, int left, int right) {
        if(left >= right){
            return;
        }
        int mid = (left + right) / 2;

        //分解
        merge(array,left,mid);
        merge(array,mid+1,right);

        //合并
        together(array,left,mid,right);
    }

    private static void together(int[] array, int left, int mid, int right) {
        int[] tmpArray = new int[right-left+1];
        int k = 0;
        int s1 = left;
        int s2 = mid + 1;

        while(s1 <= mid && s2 <= right){
            if (array[s1] <= array[s2]){
                tmpArray[k++] = array[s1++];
            }else {
                tmpArray[k++] = array[s2++];
            }
        }
        while (s1 <= mid){
            tmpArray[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= right){
            tmpArray[k++] = array[s2++];
        }

        for (int i = 0; i < tmpArray.length; i++) {
            array[i+left] = tmpArray[i];
        }
    }

    public static void  mergeSortNor(int[] arrray){
        int gap = 1;
        while(gap < arrray.length){
            for (int i = 0; i < arrray.length; i++) {
                int left = i;
                int mid = left + gap - 1;
                if (mid >= arrray.length){
                    mid = arrray.length-1;
                }
                int right = mid + gap;
                if (right >= arrray.length){
                    right = arrray.length-1;
                }
                together(arrray,left,mid,right);
            }
            gap *= 2;
        }
    }

    /**
     * 计数排序
     * @param array
     */
    public static void countSort(int[] array){
        int minVal = array[0];
        int maxVal = array[0];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if (array[i] < minVal){
                minVal = array[i];
            }
            if (array[i]>maxVal){
                maxVal = array[i];
            }
        }
        int len = maxVal - minVal + 1;

        int[] count = new int[len];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int index = array[i];
            count[index - minVal]++;
        }

        int index = 0;
        for (int i = 0; i < count.length; i++) {
            while (count[i] != 0){
                array[index] = i + minVal;
                index++;
                count[i]--;
            }
        }
    }




}
